iot物联网四大特点（物联网IoT中的ETSI）

M2M标准的需求和理由

本节我们特别关注创建ETSI M2M技术委员会，该委员会是第一个将端对端架构作为任何M2M应用的通用框架来处理的。

事实上，M2M市场正处于不断发展的阶段，但由于在这一领域缺乏统一的标准，它被垂直解决方案和/或专业解决方案所主导。在这种情况下，每个应用领域正在为每个商业案例开发一个量身定制的解决方案，出现被描述为“孤岛”的情况，如下面图1所示。

图1、从现有的“孤岛”情况走向通用的标准化应用框架

这导致异构解决方案重用以前为其他目的设计的现有连接网络，而当M2M在连接设备数量方面达到成熟阶段时将存在饱和和滥用这些网络的风险。此外，这不是面向最终客户提出的中期服务演进的优化配置，因为它只是设计为在最短的时间间隔内响应即时的服务需求，而缺乏远期规划。

2008年，ETSI决定规避这一情况，并创建了一个致力于研究标准化差距的专案组来预测各种应用之间跨域服务的可能发展，以更有成效和可持续的方式来开发M2M市场。

经过6个月的深入分析，该专案小组向ETSI董事会提交了报告，该委员会主张需要一个标准化组织，该组织应该将通用的“水平的（horizontal）”M2M体系结构作为所有M2M应用提供商的常用工具。

因此，ETSI创建了ETSI M2M技术委员会，以提供总体标准化，以使用一个共同的架构框架来实现各种业务场景的需求，以加速M2M市场的发展。在这段时间里，M2M价值链实际上已经从单客户端的垂直解决方案向端到端提供增值服务转变。这种演进需要得到适当的标准化支持，需要整合现有的一些零散组件来提了超越现有的垂直解决方案的端到端解决方案的愿景。这一趋势如图1右边所示。

ETSI M2M （参见：http://www.etsi.org/index.php/news-events/events/542-2nd-etsi-tc-m2m-workshop-from-standards-to-implementation）致力于列出来自各种M2M应用领域的要求，并把它们编排在用例技术报告中。目的不是为每个可能的M2M应用领域制定一份独特的技术报告，而是要具有一组具体的例子，将需求转化为可以应用于任何M2M应用领域的通用要求。

这些通用要求列在ETSI M2M服务要求技术规范（参见：http://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/internet-of-things）中，这是第一个发布的ETSI M2M TS （参见：http://www.etsi.org/news-events/news/10-news-events/events/666-2013-m2mworkshop）（2010年8月发布的第1版）；其次是功能架构规范（参见“ETSI Technical Specification 102 690 Release2 M2M Functional, Architecture, 2013”，http://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/internet-of-things），功能架构规范第1版是在2011年10月发布的，并于2012年2月发布了此架构相关的关键参考点的规范。

ETSI M2M Release 1标准是可以在ETSI网站上下载，它发布了三种规格，包括：

ETSI TS 102 689中的需求（http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102600_102699/102689/01.01.01_60/ts_102689v010101p.pdf）

ETSI TS 102 690中的功能架构（http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102600_102699/102690/01.01.01_60/ts_102690v010101p.pdf）

ETSI TS 102 921中的接口说明（http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102900_102999/102921/01.01.01_60/ts_102921v010101p.pdf）

自此以后，ETSI M2M标准版本2已经发布，提供了成熟的规范，并对第一版增加了额外的功能，如充电功能。 ETSI M2M发布的可交付成果的列表如图2所示。

图2、ETSI M2M发布的可交付成果列表

但是世界上其他一些标准化机构也开始了同样的标准化工作，在国际上将所有这些标准化活动连贯一致，这对于未来部署的M2M系统的全球互操作性至关重要。

由于世界范围内涉及M2M“水平的（horizontal）”标准（即ARIB，ATIS，CCSA，ETSI，TIA，TTA和TTC）的七个大型标准化组织（SDO）的自愿联合行动，于2012年成立了独特的M2M标准化合作伙伴关系，被称为oneM2M(参见：http://www.onem2m.org)，其提供资助的SDO被定义为“合作伙伴类型1（Partners Type 1）”。这些合作伙伴（电信运营商，制造商，集成商，设备制造商，芯片厂商等）为代表。）后来加入了“合作伙伴2（Partners Type 2”）”（PT2）SDO，成立了宽带论坛（参见：https://www.broadband-forum.org/），Continua健康联盟（参见：http://www.pchalliance.org/），家庭网关行动协会（Home Gateway InitiativeHGI：http://www.homegatewayinitiative.org/）和OMA（开放移动联盟）（参见：http://openmobilealliance.org/），将现有的技术解决方案提供给一个M2M社区，从而可以补充oneM2M核心规范。 PT1成员和PT2合作伙伴正在组建一个M2M标准（如图3所示）;事实上，所有这些组织之间的这种协同作用一直是创造一个M2M伙伴关系的挑战动机，因为这样一个组织将鼓励所有的垂直方向都将为其作出贡献，并将其带入整个一致的M2M命题中。

图3、oneM2M标准化合作伙伴关系（PT1，资金组织; PT2，附加捐助组织）

作为ETSI M2M的持续活动，其后来被更名为“SmartM2M”以反映其新的职权范围，其重点是智慧城市以及智能家电领域，例如，其任务是回应欧洲市场的特殊需求，其中还包括适应未来oneM2M标准在欧洲被采用。

标准化M2M架构

由于M2M应用越来越受欢迎，其被嵌入在越来越多日常使用的设备中，再加上成熟技术的可用性，在“M2M”领域中越来越多的应用被考虑，这就是通常所说的物联网（IoT）领域。

这导致许多各种各样的异种区域网络的考虑，这些网络是M2M系统的一部分，它们每个都被特别设计用于一个或几个更多的应用领域。例如，连接用于家庭监控领域的设备组成的网络和专门用于门外环境监控的设备组成的网络具有不同的要求，例如不同的覆盖范围，鲁棒性和隐私性要求。

ETSI M2M已将其称为“M2M区域网络（M2M area networks）”，它被视为第一种描述M2M系统中的全球功能架构中的一个主要元素的网络，如图4底部所示。它包括连接设备，传感器和执行器的本地网络，也称为“对象（objects）”。M2M网关可用于聚合来自这些异构区域网络和设备的数据。

自然而然地出现的问题是如何使这些异构网络能够被来自不同应用提供商的应用所使用，而不需要这些应用成为可以运行的连接的“先知”。尽管对象之间的连接技术可能存在异质性，但是通过考虑传输层之上的协议层，ETSI M2M规定了处理数据的方式。因此，该标准依赖于期望在设备和网关域以及网络域中的平台上的设备和/或网关上实现的服务能力层（SCL：service capability layer ）的规范，作为一套通用M2M系统将暴露于任何M2M应用的功能集合。

“服务层”可以被定义为网络服务提供商架构内的一个概念层，它提供了第三方增值服务和应用的中间件。服务层提供由例如电信网络服务提供商所拥有的能力服务器，通过由例如第三方协同提供商所拥有的应用层服务器来提供开放和安全的API访问。服务层还提供了在较低资源层（也称为“控制层”和“传输层”）的核心网络接口 - 传输层在某些体系结构中也被称为接入层）。

图4中的高级架构视图再次显示了ETSI M2M在M2M系统的整体图景中指定的部分;显然，实现“M2M服务能力”（SC：M2M service capabilities）的SCL是ETSI M2M架构规范的核心。

无论应用程序是嵌入在设备上还是从云端获得，都可以类似地访问由SCL提供的功能，即通过以均匀和统一的方式指定的API，从而独立于应用和接入网络。

图4、由ETSI M2M定义的M2M解决方案的主要架构单元

图4、由ETSI M2M定义的M2M解决方案的主要架构单元。由ETSI的技术规范102 690功能架构规范（参见：http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102600_102699/102690/01.01.01_60/ts_102690v010101p.pdf）

图5提供了对ETSI M2M概念的高层说明，考虑到服务层级抽象和基础接入技术并照顾任何种类的M2M应用。图中显示了以SCL为核心的解决方案，以及ETSI M2M定义的三个主要参考点，即mIa和dIa，以将SC呈现给应用，以及mId在SCL之间交换信息。

图5、以SCL为中心的ETSI M2M标准的高级视图

作为这些接口名称的助记符，读者可以注意到，“mI [x]”代表主接口（与网络域相关），“dI [x]”表示设备接口（相对于设备和网关域侧），然后当接口用于与应用程序进行通信时，则x¼a（mIa和dIa），当接口用于与设备域侧的SCL通信时，x¼d（mId和dId）。

驱动思想是指定一种统一的方式来利用应用程序这些“SC”。如何以灵活的方式构建和解决SCL是RESTful形式选择来指导的（参见：https://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/fielding_dissertation.pdf），对应于IT驱动的趋势，适合ETSI M2M在不同应用程序之间存储和共享数据的目标：基于REST的API不需要客户端了解API的结构;它允许服务器提供客户端需要与服务进行交互的任何信息。所有实体（例如，SCL，应用程序和相关数据，例如访问权限或订阅）被表示为通过其URI（统一资源标识符：Uniform Resource Identifier）唯一可寻址的资源。

图6、 ETSI M2M工作组提供的ETSI M2M资源树

ETSI M2M标准将这些资源组织成一个树形结构，如图6所示，其中<sclBase>是根，表示网关域上或设备域一侧的SCL的实例化。<sclBase>根下的集合包含一个属性，后者又包含对其子集的所有引用。这允许使用部分寻址来检索子节点的URL。可以包含多种类型的子资源的集合资源应该具有每种类型的子级的这样类似的属性。

主资源树包含以下集合：

- scls，其中包含已注册的远程SCLs和<sclbase>注册到的SCL。例如，当考虑网关上的SCL（标注为GSCL）时，此网关的<gsclbase>下的scls集合将包含与此GSCL相关的NSCL（在网络域侧实施的SCL）的列表。

• 应用程序，用于已在<sclbase>注册的本地应用程序。

• 容器，用于由本地或远程实体创建的用于存储数据的容器列表。

• 组，用于收集创建的组，并且与特定实体没有相互限制的关系。

• accessRights，作为创建的accessRights集合，并且与特定实体没有包含关系。

• 订阅，作为代表个人订阅的0-n <subscription>资源的集合。

此外，发现资源包含在<sclbase>下，以便在<sclbase>上支持发现。

ETSI M2M标准规定资源表示应为资源类型名称作为其根元素的XML文档。每个资源类型应具有一个表示，其中包含所有属性作为XML元素的序列。对于不同的内容类型，它将使用XML，JSON，EXI或Fast Infoset等多种格式。

基于由REST风格定义的四个“CRUD”动词（创建（create），检索（retrieve），更新（update）和删除（delete））的资源操作通过构成ETSI M2M TS 102 921中指定的mIa，dIa和mId API上的通信原语来支持的。然后，ETSI M2M标准规定了这些原语与众所周知的http（超文本传输协议）（参见规范ETSI M2M TS 102 921的附件）之间的映射来传输和CoAP（Constrained Appli-cation Protocol：约束应用协议））（参见ETSI M2M TS 102 921的规范性附录D），它特别适合于具有例如存储器和CPU（中央处理单元）限制的设备使用。

图7、ETSI M2M标准的可能的部署场景

总结

M2M服务层标准化现在由前面介绍的oneM2M标准化合作伙伴关系所掌握，该部分正在利用与ETSI M2M标准相同的基于REST的概念，并且在服务层和应用程序之间指定相同类型的接口。然而，oneM2M标准中的命名与ETSI M2M中的命名有所不同，其中mIa和dIa接口现在称为Mca（用于与应用的M2M通信），mId被Mcc替代（用于通用服务实体（CSE：common service entities）之间的M2M通信） ，CSEs取代了SCL。 oneM2M还引入了指定CSE和底层网络服务实体（NSE）之间的通信流的Mcn参考点。该参考点使得CSE能够使用由基础NSE提供的服务（传输和连接服务除外），例如3GPP MTC（机器型通信）。 oneM2M标准正在进行，2016年8月份已经出版最新的标准协议，如下表所示（参见：http://www.onem2m.org/technical/published-documents）。

Latest

Reference

Version

Title

Date

ARIB

ATIS

CCSA

ETSI

TIA

TSDSI

TTA

TTC

TS 0001

2.10.0

Functional Architecture

Aug-16

TS 118 101 V.2.10.0

TTAT.MM-TS.0001 v2.10.0

TS-M2M-0001v2.10.0

TS 0002

2.7.1

Requirements

Aug-16

TS 118 102 V2.7.1

TTAT.MM-TS.0002 v2.7.1

TS-M2M-0002v2.7.1

TS 0003

2.4.1

Security Solutions

Aug-16

TS 118 103 V2.4.1

TTAT.MM-TS.0003 v2.4.1

TS-M2M-0003v2.4.1

TS 0004

2.7.1

Service Layer Core Protocol

Aug-16

TS 118 104 V2.7.1

TTAT.MM-TS.0004 v2.7.1

TS-M2M-0004v2.7.1

TS 0005

2.0.0

Management Enablement (OMA)

Aug-16

TS 118 105 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0005 v2.0.0

TS-M2M-0005v2.0.0

TS 0006

2.0.1

Management Enablement (BBF)

Aug-16

TS 118 106 V2.0.1

TTAT.MM-TS.0006 v2.0.1

TS-M2M-0006v2.0.1

TS 0007

2.0.0

Service Components

Aug-16

TTAT.MM-TS.0007 v2.0.0

TS-M2M-0007v2.0.0

TS 0009

2.6.1

HTTP Protocol Binding

Aug-16

TS 118 109 V2.6.1

TTAT.MM-TS.0009 v2.6.1

TS-M2M-0009v2.6.1

TS 0010

2.4.1

MQTT Protocol Binding

Aug-16

TS 118 110 V2.4.1

TTAT.MM-TS.0010 v2.4.1

TS-M2M-0010v2.4.1

TS 0011

2.4.1

Common Terminology

Aug-16

TS 118 111 V2.4.1

TTAT.MM-TS.0011 v2.4.1

TS-M2M-0011v2.4.1

TS 0012

2.0.0

oneM2M Base Ontology

Aug-16

TS 118 112 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0012 v2.0.0

TS-M2M-0012v2.0.0

TS 0014

2.0.0

LWM2M Interworking

Aug-16

TS 118 114 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0014 v2.0.0

TS-M2M-0014v2.0.0

TS 0015

2.0.0

Testing Framework

Aug-16

TS 118 115 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0015 v2.0.0

TS-M2M-0015v2.0.0

TS 0020

2.0.0

Websocket Protocol Binding

Aug-16

TS 118 120 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0020 v2.0.0

TS-M2M-0020v2.0.0

TS 0021

2.0.0

oneM2M and AllJoyn Interworking

Aug-16

TS 118 121 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0021 v2.0.0

TS-M2M-0021v2.0.0

TS 0023

2.0.0

Home Appliances Information Model and Mapping

Aug-16

TS 118 123 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0023 v2.0.0

TS-M2M-0023v2.0.0

TS 0024

2.0.0

OIC Interworking

Aug-16

TS 118 124 V2.0.0

TTAT.MM-TS.0024 v2.0.0

TS-M2M-0024v2.0.0

TR 0001

2.4.1

Use Cases Collection

Aug-16

TTAT.MM-TR.0001 v2.4.1

TR-M2M-0001v2.4.1

TR 0007

2.11.1

Study of Abstraction and Semantics Enablements

Aug-16

TTAT.MM-TR.0007 2.11.1

TR-M2M-0007v2.11.1

TR 0008

2.0.0

Security

Aug-16

TTAT.MM-TR.0008 v2.0.0

TR-M2M-0008v2.0.0

TR 0012

2.0.0

oneM2M End-to-End Security and Group Authentication

Aug-16

TR 118 512 V2.0.0

TTAT.MM-TR.0012 v2.0.0

TR-M2M-0012v2.0.0

TR 0016

2.0.0

Study of Authorization Architecture for Supporting Heterogeneous Access Control Policies

Aug-16

TR 118 516 V2.0.0

TTAT.MM-TR.0016 v2.0.0

TR-M2M-0016v2.0.0

TR 0017

2.0.0

Home Domain Abstract Information Model

Aug-16

TR 118 517 V2.0.0

TTAT.MM-TR.0017 v2.0.0

TR-M2M-0017v2.0.0

TR 0018

2.0.0

Industrial Domain Enablement

Aug-16

TR 118 518 V2.0.0

TR-M2M-0018v2.0.0

TR 0019

2.0.0

Dynamic Authorization for IoT

Dec-16

TR 0022

2.0.0

Continuation & integration of HGI Smart Home activities

Aug-16

TR 518 522 V2.0.0

TTAT.MM-TR.0022 v2.0.0

TR-M2M-0022v2.0.0

TR 0024

2.0.0

3GPP Release 13 Interworking

Aug-16

TR 518 524 V2.0.0

TTAT.MM-TR.0024 v2.0.0

TR-M2M-0024v2.0.0

表1、oneM2M 的Release 2协议规格

（完）

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